Исследование контрагированного разряда с замкнутым дрейфом электронов и его применение в источниках ионов
Диссертация
Высокие коэффициент использования рабочего вещества и содержание ионов тугоплавких металлов в пучке обеспечивают источники ионов на основе контрагированного разряда с замкнутым дрейфом электронов за счет катодного распыления требуемого металла непосредственно в зону интенсивной генерации ионов при размещении его на центральном стержне в области сжатия разряда и подаче на стержень отрицательного… Читать ещё >
Список литературы
- В данной главе приводятся конструкции, 1 выходные и эксплуатационные параметре источников ионов на основе исследованного разряда, 1 рассматриваются результаты их применения.
- Источник ионов на основе разряда с холодным полым катодом, контрагированного в скрещенных электрическом и магнитном полях
- I.I Конструкция источника ионов
- На рис. 5.1 представлена конструкция источника ионов на основе разряда, контрагированного в скрещенных электрическом и магнитном полях 114, 139, 140. .
- Разрядная камера включает катод I и кольцевой анод 2. Стер1. Рис. 5.I
- Изоляторы 12, ТЗ одновременно служат и для герметизации разрядной камеры.
- В электродах Т, 2, 3, 5, 8, II имеются каналы для принудительного водяного охлаждения. Рабочий газ напускается в разрядный промежуток через канал во Сланце 5.
- На рис/5/2 схема электрического питания источника ионов с холодным полым катодом.
- Источник работает следующим образом.
- После зажигания разряда с полым катодом напряжение горения составляет I300 В и магнитное поле в щели можно уменьшить до 5″ 0,04 Тл при сохранении структуры и достоинств контрагированного разряда ПО, III, II3, — 114. .
- Отбор ионов из разрядной плазмы, их Формирование в пучок и ускорение до необходимых энергий осуществляется электрическим полем при подаче высокого напряжения между эмиссионным 9 и ускоряющим 10 электродами/
- Испытания источника ионов проводились в непрерывном режиме для аргона и кислорода'.1. CJ1. Вид сверлу 5ез поз JбОотб.
- Размещение апертур в системе извлечения
- Характеристики извлечения I кислород, 2 — аргон
- Источники ионов на основе разряда с термокатодом, контрагированного в скрещенных полях
- Конструкция источника ионов на основе разряда с термокатодом, контрагированного в скрещенных полях, 142. представлена на рис.-5.5.
- Источник ионов инертных газов1. Рис. 5, б
- Волътамперная характеристика разряда1., А 0,20,1 О1. Характеристика извлечениятоке 2,5 А, напряжении на разряде 140 В.52.2. Источник ионов металлов
- Рис*. 5- 9 Источник ионов металлов
- Рис. 5.К) Характеристика извлечения1л1. ОД 0,60,50,40,3 0,2 0,1От 200 300 400 500 и, В1. Рис. «5.II
- Зависимость отношения тока ионов металла к току сопутствующих ионов газа от потенциала распыляемой мишени
- Очевидно, — что данный источник позволит получать ионы других > металлов/ из которых можно изготовить наконечник и которые сохраняют твердое агрегатное состояние при температуре до 300 °C.
- Источники ионов инертных 142. и активных [ТХ4/ 139 ]газов разработаны с целью их использования в технологических операциях на основе ионнолучевого распыления материалов в вакууме .
- Скорость травления хрома составила 30 нм/ мин, и окиси железа 60 нм/мин в первом режиме. Снижение энергии ионов во втором режиме требуется для поддержания размеров элементов (уход размеров допускался в пределах 0,1−0,2 мкм).
- Разработанные источники ионов внедрены на ряде предприятий для различных технологических процессов. Экономический эффект от внедрения составил в 1983 году более 200 тыс. рублей, 1. Выводы
- Разработан источник ионов различных металлов, включая тугоплавкие, на ток пучка ионов металла и сопровождающего газа 0,2 А с энергией до Ю кэВ при содержании ионов металла до 40% и коэффициенте использования рабочего вещества (металла) до ЗС
- Усовершенствован источник ионов инертных газов на основе разряда с термокатодом, контрагированного в скрещенных электрическом и магнитном полях, что повысило его надежность и эксплуатационные качества.
- Основные результаты диссертационной работы по исследованию контрагированного разряда с замкнутым дрейфом электронов и разработке источников ионов на его основе заключаются в следующем:
- Разработана методика инженерного расчета эмиттера ионов на основе разряда с холодным катодом, позволяющая определитьоптимальную геометрию электродов разрядной камеры на обеспечение максимальной электрической экономичности эмиттера.
- Разработанные источники ионов предназначены для осуществления технологических операций на базе ионнолучевой обработки материалов в вакууме, успешно применяются на ряде предприятий.
- Экономический эффект от их внедрения в производстве в 1983 году составил более 200 тыс.рублей.
- Основное содержание диссертации отражено в работах 5, 95−99, II0-II5, 139−152, 155−157. и защищено авторскими свидетельствами [l39, 147, 156] .
- X. Габович М. Д. Физика и техника плазменных источников ионов.-И.: Атомиздат, 1972. 304с.
- Данилин Б.С. Вакуумная техника в производстве интегральных схем / Под ред. Р. А. Нилиндера.- М.: Энергая, 1972.
- Данилин Б.С., Киреев В. Ю. Ионное травление в технологии ИС.-Электронная промышленность, 1975, © I, с. 74.
- А.с. № 461 709 С COOP). Источник ионов / В. А. Никитинский, А. С. Захаров.- Заявл. 19.07.73, & 194 612/26−25- Опубл. в Б.И., 1976, № 27, МКИ Н 01 П 3/04.
- Захаров А.С. Разряд, контрагированный в скрещенных электри -ческом и магнитном полях, для плазменных источников ионов.: АвтореФ. дис. канд. техн. наук. Л., 1978. — 18с.
- Гребенников А.А., Сухарев Ю. Г. Оборудование для плазменного травления. Одесса, 1976. — фкоп.предст. Одесским политехи, ин-том. Деп. в ВИНИТИ, 1976, № 2518−76.
- ГольдФарб В.А., Дикарев Ю. И., СЬшоров В.Ф., Толстых Б. Л. Исследование технологии плазмо-химического травления. Электронная промышленность, 1975, № 10, с. 39.
- Гришин С.Д., Косогоров А. В., Марахтанов М. К., Оуслов Н. И. Использование плазменного ускорителя с замкнутым дрейфомэлектронов для ионной очистки поверхностей. Электронная обработка материалов, 1978, № б, с. 72.
- Гребенников А.А., Сухарев Ю. Г. Ионно-плазменное травление полупроводников, диэлектриков и металлов. Одесса, 1976. — Ру-коп. предст. Одесским политехи, ин-том. Деп. в ВИНИТИ, 1976, «2519−76.
- Рак S, Sites O.R. B? oad Beam Ion Sousce Operation with Fou? Common Gases. Rev. Sci. Inst? um., 1980, p. 556
- Bickes I?. R.W., Bacon P.M., D’Hagan IB. &as Discharge Ion Sou гее. iTt. Modified BezkeEey MuHifiBament Ion Source.- Rev. Sci. Inst гит., 19? S,
- Кулыгин B.M., Панасенков A.A., Семашко H.H., Чухин И. А. Ионный источник без внешнего магнитного ноля ИБМ. Журн.техн. Физ., 1979, т.49, «I, с. 168.
- Семашко Н.Н., Владимиров А. Н., ^знецов В.В. и др. Инжекторы быстрых атомов водорода. М.: Рнергоиздат, 1981.
- Кулыган В.М., Малахов Н. П., Панасенков А. А., Семашко Н.Н. Сильноточные ионные источники без внешнего магнитного поля
- ИБМ). В сб.: Тез.докл. 4 Всесоюз.конФ. по плазм.ускорит.и ионным инжект. М., 1978, с.III.
- J7. Pat. 3,156, 090 (USA). Ion Rocket /HazoEd R.Kaufman.-Assign. tS.09.61., a/s 159,00?- PuB. Ю. 11.64, CB 60−35J
- Ж Leung КЛ, Co№e? R.D., № 2Shalt L.B., GatBahez I.N. et at. Chamctezisties of a muttidipoEe Ion Souzce.- Rev. Sci.1.sUum.t 1№, vM, p.3Zi
- A.c. P 547 873 С СССР). Источник ионов / Лаврентьев О. А.,
- Stilting W.L., Tsai C.C., Ray an P.M. /5-cm Duopigatzon1. n Source. Rev. Sci. Instzum., 1977, 4.p. 535
- Гришин С. Д., Ерофеев B.C., Жаринов A.B. Ускорители с замкнутым дрейфом электронов. В кн-: Плазменные ускорители./ Под ред'.- Л. А. Арцимовичау М., 1972, су54
- Системы с замкнутым дрейфом электронов. В сб.: Тез.докл. 4. Всесоюз.конф. по плазмен. ускорит, и ионным инжект. М. — 1978, с.21
- Морозов А.Й., Кислов А. Я., Зубков И. П. Сильноточный плаз -менный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов. Письма в 1ЭИ, 1968, т. 7, Ь 7, С.224
- Ерофеев В-С., Лесков Л. В. Холловский ускоритель плазмы с анодным слоем. В кн.: Физика и применение плазменных ускорителей./ Минск, 1974, с.18
- G-eHzt? et at. Pzoced of the Second Symposium onion
- Sousces and Formation of Ion Seems r&ezketey, CaBifozniQ, /974
- Okamoto K, Tamagawa H. Pzoofuction of Lazqe Azea High Cuzeent Ion Seams.-Rev. Sci. Inst гит., 1972, <л 43 Ns&t p. //93
- OkamotoX, Tamagawo H. Some Features of on EEectzon Cyctotzon Resonance Piasma Produced by Means of a Lisiiano-CoLB. Jap. 1 Appt. Phys., /972, к //, №-5, p.726
- Sakudo A/., Tokiguchi K., KoLkl H., KanomataL Miczowave1. n Souzce.-fiev. Sci. lnsUum/977, N°7tp. 76?
- Сербинов A.H., Мэрока В. И. Высокочастотный ионный источник с сотовой системой вытягивания. Приб, и техн. эксперим., I960, Ш 5, с.27
- Дьячков Б.А., Насонов А. В. Сильноточный высокочастотный ионный источник. Приб. и техн. эксперим., 1966, & 4, с, 32
- Дьячков Б.А., Зарянкин Н. И., Логунов В. И., Басонов А. В. Высокочастотный источник ионов малой энергии. Приб. и техн. эксперим., 1978, Ш 2, с, 191
- Phillips &.E.S. Ргос. Roy. Son., H9i (v. А64, p. /7?
- PhiBBLps Or.E.S- PhyB. Tzons. Roy.Зое., WDi^.A/97, p. /35
- Penning P.M. Physica, /037, v. 4t p.7/
- Hnauez W. J. Appt. Phys., /9621 v. 33, р. Л093
- Schuuzman W. Invastigatlon of q Low Pzessuze Penning
- Dischazqe. -Physica, /967, v, 36, p. /36
- Крейндель Ю.E. Электронный ток на выходе трубки типа Пеннин-га. Нурн.техн.физ., 1963, т.33, Л 7, с.883
- Крейндель Ю.Е.у Ионов А. С. Некоторые особенности разряда в трубках типа Пеннинга при низких давлениях- 2урн-техн-. Физ/V 1964, т/34, C. XI99
- Крейндель Ю-.Е. Эффективное извлечение электронов из моди -Фипированного разряда Пеннинга/ Журн. техн-Физ., 1966, т.36, с/903
- Сужение газоразрядного прибора низкого давления. Электр/ техн/ Сер.З. Газоразрядный приб./ Х97П, р 3fl9), c.4IбТ» WqssbzqB Th. Die DoppeBschiehtspennunq l/on Nidezdzuck-gQsentBQndunq.-Z.Qngew.Phys., /964, &d./6, № 6,s. М/
- Andzews Vazey A.H. Sou zee о J? Bectzons in q Seteded Enezgy RongB. Natuze, /9?Dt v.2251 № 522.9, p, 2? D63/ Andzews l.Cr.t ABB en IB, Thaozy of Dou&Be Sheath Between two PBasmas. Pzoc. Pov. Soc. t /Q?{, v. A 520, p. 459
- Грановский В.JI. Электрический ток в газе. Установившийся ток/ Под ред. Л-.А.Сена и В.Е.Голанта- М.:Наука, 1971, — 543 с.
- Tonks L. r Tzons. EBectzochem, Soc., /937, v. 72, p, /6?
- Грановский ВД. у Суетин T.A. Генерация мощных электрических колебаний в разряде низкого давления. Лурн/техн.Физ./ 1946,' t. I6, 1 12, с/1П23
- Atdenne M. U&ez &ine Unoptasmatzon -lonenfyueEEe mit KteLnen Abmessung&n. ~ Epte. Techn. Pht/s., 4965, v. 44, a! с4,рЛ6
- Azdenne M., ShiEEez S. Kezpenezgie t 1959, v. Л, S. ?95
- Могдап O.&., КвВВеу Davie R.c. Technology of Zntencs dc Ion Beams. -Rev. Sci. Inst sum., /967, v.3S,
- Davie R.C., Mozgan O.S., Stewazt L.D., StizEing w.L. AmuEbiampew Luopigatzon ion souzce. Rev. Sci. Instsumt/ 1972., v. 43, p. 2.7S
- Davie R.C., Ogtnigan T.C., Могдст O.B, et ав. Ъиорсда-izon-H Ion Souzce. Rev, Sci. Insttum., 1975, v. 46, л/*4 p. 576
- Демирханов P.А., Курсанов Ю.В/у Благовещенский В. М. Источ -ник ионов высокой интенсивности- Приб- и техн/ эксперим./ 1964/ Н, с.30
- Морозов П.М., Пилыунов Л.П- Источник молекулярных ионов водорода установки «Огра». 1урн. техн-Физ// 1963, т/33, CV 470
- DatBen&ach W.~Natuzjozsch Z., /955, vJO-A, №д~ю, s. 20 387. 1аринов A.B., Попов Ю. С. Об ускорении плазмы замкнудам хол-ловским током. Шурн.техн.физ., 1967/ т-37, с.294
- Ютманов Е.Е. Радиальное распределение потенциала в цилиндрической ловушке при магнетронном способе инжекции ионов. В кн.: Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных ре -акций / Под ред- М-А. Леонтовича. М., изд-во АН СССР/ 1958, с. 253
- Березов Д.В./ Демиденко И/И./ Овчаренко В. Д., Ломино Н. С., Падалка В. Pi Исследование некоторых характеристик квазистационарного ускорителя с анодным слоем. Физика плазмы/1978/ т/4/$ 5, с/1066
- Меликов М.В., Морозов А. И. Динамика ионов в компенсированных ионных пучках с учетом ионизации и выгорания нейтралов.
- Физика плазмы, 1977, т/3, & 2/ с. 388
- LQnqmuiZ IМоШ- Smith Н. ~ £еп.? Beet Rev., /92?, р. ^49
- Azdenne М. Dos duopiosmatzon aBs ionen oa/es> eBectzonenspzitzB Extzem hohez Emissions-stzorndichte-Expth. lBc.hn. Phys., /96/, i/. 9t s. 227
- Two breakdown VoB Beiges of the low- Pzessuze G-as Gap. Mot. of 10-th Int. Symposium on DiscJiQzqe
- Qnd EEectsieoB InsuBotion in Vocuunh. USA, Co-tum&iQ, /9Я2 (Octobez 25−2Z), p.62
- O’z Крейндель Ю. Е., Никитинский B.A. Электрический пробой промежутка между плазмой и положительным электродом. 1урн.техн.физ'/, 1971/ т.41, Ь 10/ с.2378
- ЪХ&.ЬЬШпВасН W., &-въеске Е. GrzoBdeeLchzichbes! о/тв
- Уосиитритре, -EBectvotechnische Zeitschzif tt /936, 5с/, 57, s, 937
- Клярфельд Б.Н./ Полетаев И/А. ДАН СССР/ 1939, т.13, % 6, с. 459 103- Никитинский В. А. Контрагированный разряд с холодным като -дом для плазменных источников электронов: Автореф. дис- канд.техн.наук. Томск, 1971, — 14 с.
- Гришин С- Д., Лесков Л. В., Козлов Н. П- Плазменные ускори -тели. М.: Машиностроение, 1983. — 231 с1.1.5v БыстровЮ.А., 1 Иванов С. А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы/. М.: Высш. школа/ 1983. — 288 с.
- Подгорный И. М/ Лекции по диагностике плазмы/ М.: Атомиз-дат, 1968. — 219 с/107.» Диагностика плазмы / Под ред/ Р/Хаддлстоуна и С.Леонарда. -М./Мир/ 1967, 516 с'. .
- Ионов Н.И., Тонтегоде А. Я. Зондовые характеристики, получаемые с помощью зондов разного типа в плазме газового разряда в парах ртути и цезия. Журн.техн.физ., 1964, т.34, Ш, с. 354
- Козлов 0-В-- Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат/ 1969
- Никитинский В.А., Еуравлев Б/И. Разряд, контрагированный в скрещенных полях / с холодным полым катодом. Еурн. техн/
- Физ./ 1980-' т.50/ Р 2, с/440
- ИЗ. Никитинский В. А., Журавлев Б. И. Условия существования раз -ряда с холодным катодом, контрагированного в скрещенных по-ляху Журн.техн.физ-., 1982, tv52, ft 5, с'.896
- Ховатсон H/M'i Введение в теорию газового разряда- М.: Атомиздат/1980
- XI9. Френсис Г-' Ионизационные явления в газах. М.: Атомиздат, 1964
- Капцов Н-Аг- Электроника, — Mv: Гос.издат.техн.-теорет.литер., 1953
- Харченко ИФайнберг Я/Б., Николаев Р.-М., Корнилов Е/А./ Луценко Ё. И/'/ Педенко Н. С. Взаимодействие пучка быстрых электронов с плазмой в магнитном поле/ 1урн. техн/Физ./ 1961, т.31, «7/ с/761
- Файнберг Я/Б/ Ускорение частиц в плазме. — Физ/плазмы/ 1977/ т/3, № 3, с/442 131/ Онищенко Й. Н-у Землянский Н. М. / Березин А.К./ Сотников Г-В*- О релаксационном режиме в пучково-плазменном разряде. «Письма в Ш, 1979, т/5, * 13, с/808
- Михеев M. A/V Михеева И/М/ Основы теплопередачи». М.: Энер -гая, 1973
- Теплотехнический справочник. Т.2 / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. М.: Энергия, 1976
- Крейндель Ю.Е., Левшук Л. А. Создание и исследование неодно -родной плазмы в пеннинговском разряде/ 32урн. т ехн.фи з., 1968, tv38/ с/1675
- А.с. 854 192 (СССР)/ Источник ионов / Б. И/1уравлев, В.А.Никитинский/ Заявл/ 26.03.80, «2 899 486/18−25. Опубл/ в Б/И. / 1983, № 43, МКИ НОЕ 1 3/04
- Разработка источника ионов.: Отчет / Р^ВМСИ- руковод. раб/ В. А. Никитинский. «гр 81 006 045- Инв/ i 02Ш05Ш2.-рубежное/ 1982. — 64 с'/
- Разработка опытного образца плазменного источника электронов и ионов.: Отчет / РФВМСИ- руковод, раб/* В Д.Никитинский.гр 76 082 810- Инв.? Б538 272. 1^бежное, 1976. — 89 с»,
- Журавлев Б/И., Никитинский В. А., Захаров А-С, Чернухин В. П., Овдин Г. Л/ Источник для получения пучков ионов с. равномерным распределением плотности тока по сечению. В сбг.: Матер*- 3,
- Bases of hischosge Contracted in Czossed E*H fieids.- Mot. of /O-th Int. Symposium on Discharge and EEectzicat Ins и fat ion in Vacuum, USA, CoEum-. bLa, /№ (Octabez 25−2S), p.№
- Гришин С.Д., Козлов Н-П. Применение плазменных ускорителейв технике. В кн.: Плазменные ускорители / Под ред. Л.А.Ар-цимовича. — М.- 1972. с.15
- А-с/ 696 556 Г СССР) Источник ионов. / В.А.Никитинский- Б. И .Журавлев. Заявлю 18.01.78, f- 2 571 366/18−25- Опубл/ в Б.И./ 1979, «41, МКИ HOI J 3/04 I57-. Никитинский В. А., Журавлев Б. И-. Источник ионов металлов-